浅谈自然界能量·转化·守恒·成矿

摘 要：自然界的形成、发展及其演化源于物质本身具有的能量，源于物质能量的转化和物质能量的守恒。具体而言与天地生的发展演化密切相关，主要是地质作用（包括内力地质作用和外力地质作用）产生的能量（热能、风能、水能）转化、守恒变化的结果。该文从多方面论述了能量、转化、守恒与成矿之间的关系，对地质找矿及其思维有一定的指示意义。

关键词：成矿 转化 守恒 能量 自然界

中图分类号：TD1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-0-02

自然界的形成、发展及其演化源于自然界物质本身具有的能量（所谓能量是物质本身所具有的导致其他物质产生成分、结构、构造变化，时空位移的固有之力，既使物质形成、发展、演化不断分异，同时也使物质最终存在状态趋于动态平衡，如热能、水能、光能、风能、生物能等），源于物质能量的转化和守恒。自然界的能量无处不在、无时不在，事物（物质）的形成、发展及其演化，无不与之相关。能量存在于自然界中，人类也是自然界的组成部分。自然界的形成、发展、演化过程，主要是能量的转化和守恒的过程，具体而言与天地生的形成发展演化密切相关，特别是地球的形成、发展、演化，主要是能量的转化和守恒导致了地质作用的结果。包括内力地质作用和外力地质作用，其中内力地质作用与热能（岩浆活动）息息相关，外力地质作用与水能、风能、光能等密不可分。

世界或说宇宙由物质组成，物质则呈固态、液态和气态存在。物质的这种属性就为物质能量的转化、守恒提供了先决条件。它们之间的相互关系即液态存在于固体之中，液态升华变成气体，气体冷却变成液体，气体漂浮于固体、液体之上，同时也可以包含或包裹于二者。物质的变化受控于能量，能量的变化又受物质浓度差、温度差、压力差等因素影响。物质具备了上述变化，才会导致能量的转化和守恒，进而导致物质的分异、迁移、汇聚，向新的目标和方向发展、演化，形成新的物质，趋于新的平衡。这种过程属自组织过程，与重力分异原理、均衡原理等有关，是自然界本能的自我表现。这种演化规律和过程比比皆是。尤其在地质作用的成岩作用和成矿作用方面表现明显。

1 能量 转化 守恒 成矿

（1）能量变化的表现形式及其转化和守恒表现在诸多方面，如大气降水形成的地表径流，进而汇聚形成了河流，众多河流流向大海，海水蒸发形成云团，冷、热云团相遇形成了雨水，除部分降水蒸发、渗入地下外，但部分降水又流入河流和大海，再有大气气流流动、循环，岩石风化、剥蚀、搬运、沉积、固结成岩[1]，乃至地貌准平原化等，都是能量变化的表现形式及其转化和守恒的真实写照。

（2）地球内部能量的变化致使地下深部岩浆（幔源物质）流向地壳拉伸减薄地带[2]，进而产生岩浆喷发或侵入，并使地幔、地壳物质达到新的平衡，使成矿物质聚集、分异，形成了许多具有经济开采价值的岩浆矿床、火山矿床等。

（3）能量的变化致使含矿热液分异、迁移、汇聚流向构造活动地带（如板块消亡带、仰冲带、板内古裂谷[3]、深大断裂、一般断裂、接触带、褶皱、火山机构等），导致了成矿物质的聚集，为成矿提供了必要条件。继而形成了热液矿床（火山热液、岩浆热液矿床，如斑岩型铜矿、铜钼矿床等）。

（4）含矿热液或含矿流体伴随能量降低或交代置换、导致了成矿物质饱和结晶或交代形成，因此形成了岩浆矿床和接触交代矿床（如岩浆结晶矿床、接触交代矿床）。

（5）一般构造形成地带通常为能量集中地带，因能量的不均衡性，所以形成了点（如火山机构、破火山口、爆破角砾岩筒）、线（如一般断裂、深大断裂）、面（如火山喷发带、构造岩浆岩带、高压麻粒岩带、区域成矿带）、体（如构造隆起带、挤压造山带、构造沉降带等）不同规模的构造。这些构造通常为成矿热液活动和成矿提供了有利场所和空间。

（6）能量大小与变化和成岩、成矿的规模有一定的内在联系。一般情况下成矿与小岩体[4]密切相关。如斑岩型铜钼矿。小岩体的形成通常能量较小（温度、压力较低），所以成矿物质易于饱和结晶沉淀，易于形成矿化和矿床（包括大、中、小型矿床）。而大岩体的形成需要的能量一般较大，因高温、高压不宜成矿物质分异、聚集，因此往往不能形成矿化或矿床。

能量的变化伴随垂向深度的变化和水平空间的变化，直接影响着岩体在垂向、水平方向的形成与演化。能量由地下深部到地表，由大到小，使岩浆由温压较高向温压较低方向演化，由于岩浆物质的膨胀作用，所形成的岩体上大下小，即气球状，其结果反映了能量在岩体形成过程中的动态平衡过程。在水平方向，所形成的杂岩体往往边部岩体粒度较细，中部较粗，中心更粗，这种现象反映了岩体形成过程中能量的变化特点，由散热快，结晶粒度较小，向散热慢演化，由最初的开放体系，逐渐向趋于封闭体系演进，进而形成了粒度较粗，至岩体中心更粗的岩体。上述变化过程客观地反映了能量在成岩成矿中的转化守恒过程。

（7）能量的变化由物质本身的动态平衡决定。主要取决于内力地质作用和外力地质作用。内力地质作用起主导作用。包括岩浆侵入作用、火山喷发作用、地震作用、构造作用等。岩浆侵入作用是地球内部能量（热能）不均衡作用的体现，能量积聚膨胀，导致岩浆活动，由高能向低能方向运移，由地下深处向地表运移，进而形成火山喷发作用。能量积聚膨胀，还可以导致地震作用、构造作用，通过地震方式，将能量加以释放，使能量趋于守恒。构造作用在水平方向上大到导致了规模巨大的不同板块的俯冲、碰撞作用[5]等。在垂直方向上导致了地幔柱的形成[6]、发展和演化等。

外力地质作用包括风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、生物作用等。其介质包括太阳能、风能、水能、生物能等。其作用的大小、规模主要取决于这些能量的大小及其变化。

（8）能量的变化是能量转化、守恒和成矿的关键所在。不同地质时代的能量（即岩浆作用、火山作用、变质作用产生的热能，沉积作用的水能、风能等）大小不一，且能量时空变化存在着显著的差异，成矿作用也不尽相同。如太古宙时期，主要是以变质作用为主，成矿作用主要表现为内力变质及其成矿作用，形成了金、铜、铁等矿床；中元古代―古生代，主要是以沉积作用为主，成矿作用主要表现为外力沉积作用，形成了许多非金属大型矿床等；中生代，主要是岩浆侵入作用和火山喷发作用为主，成矿作用主要表现为形成了众多的岩浆型、火山热液型金属矿床（包括铜、铅、锌、钼、金、银等），同时也形成了许多岩浆型、火山热液型非金属矿床。该时期是地质历史时期以来成矿作用聚集、成矿作用最为显著的大“爆炸”时期，是能量聚集、释放、突变、频繁变化的具体体现和规模宏伟的历史画卷，生动形象地凸显了自然界能量转化、守恒乃至与成矿的关系及其变化规律。新生代，主要与沉积作用为主，局部仅有少量的火山作用，成矿作用主要表现为形成了许多砂矿床以及其他沉积矿

产等。

2 结语

综上所述，自然界的形成、发展及其演化源于物质本身具有的能量，源于物质能量的转化和守恒。主要是自然界物质本身的能量导致了地质作用，而地质作用又致使地质体物质能量转化和守恒，具体表现为地球内部作用形成的能量（热能）与外部作用形成的能量（水能、风能等）的转化和守恒过程。由于能量的转化、守恒，因此导致了地球物质（壳幔）的分异作用、均衡作用，形成了地下深部岩浆以及上升地表的火山熔浆、含矿流体和液体等，进而形成了波浪起伏的高山和具有经济开采价值和潜在价值的矿藏，伴随着分异作用、均衡作用的进一步演化，形成了泾渭分明的陆地、海洋、平原、河流等自然景观以及许多固、气、液矿床等矿产资源，乃至当今世界的地势地貌

特征。

参考文献

[1] 许洪才，谷永昌，姚宝刚，等.地质思维的物质观和时空观[J].河北地质学院学报，1995，18（6）：618-622 .

[2] 邓晋幅，赵海玲，莫宣学.中国大陆根-柱构造―大陆动力学的钥匙[M].地质出版社，1996.

[3] 李春昱，郭令智，朱夏.板块构造[M].中国地质科学院，1982.

[4] 卢作祥、范永香、刘辅臣.成矿规律和成矿预测学[M].中国地质大学出版社，1989.

[5] 黄怀曾，吴功建.岩石圈动力学研究[M].地质出版社，1994.

[6] 李红阳，牛树银，王立峰等.幔柱构造[M].地质出版社，2002.